Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Июль » 17 » 5. Основы жизненных процессов растений
09:22
5. Основы жизненных процессов растений

Зеленые растения явились родоначальниками всех сухопутных форм жизни, так как они способны к процессу фотосинтеза. Кроме фотосинтезирующих растений, питаться солнечным светом способны некоторые одноклеточные, например: эвглена зеленая. В результате процессов фотосинтеза, на нашей планете ежегодно образуется 100 миллиардов тон биомассы (сухое вещество). Это, примерно, 800 тонн различного растительного сырья на одного человека. Организмы, способные питаться солнечным светом, называют автотрофы. Организмы, живущие за счет употребления биомассы других организмов – гетеротрофы. Биомасса (живой вес) всех автотрофов всегда должна хотя бы на порядок превосходить общую биомассу всех гетеротрофов, для обеспечения баланса пищевого цикла.

Из всего вышесказанного становится ясна крайне важная роль зеленых растений. При всем своем многообразии, фотосинтезирующие растения имеют общие принципы функционирования организма.

Корневая система растений имеет не только опорную функцию, но и представляет собой фильтрующе-насосную станцию для подачи в растение воды и водорастворимых соединений (в основном минеральных). В почве вода попадает к поверхности корней за счет сил капиллярного течения и силы тяжести. На поверхность корней вода притягивается за счет развитости (большой удельной площади) поверхности и ее гигроскопичности (оболочка из пористой вестибулярной (плотная, линейная структура полимера) целлюлозы). Сквозь оболочку корней вода проникает за счет осмоса – односторонней проводимости жидкости через пористую перегородку, из-за разницы в концентрации растворенных веществ.

То есть, при слишком высоком содержании в почве солей, растение не может пить. При этом, нужно учитывать, что почва обладает собственной гигроскопичностью и может удерживать значительное количество влаги, недоступной для растений. Это количество воды называют "мертвый запас влаги”. Вода необходима растению для: синтеза органических соединений, охлаждения своей поверхности и как транспортная среда для веществ участвующих в жизненных процессах. Например, для образования одного килограмма сухого вещества пшеницы, растению необходимо израсходовать 300 тонн воды. Чем быстрее развивается данное растение и чем большую площадь поверхности оно имеет, тем больше ему требуется воды.

При корневом осмосе растение поглощает не только воду, за счет химических методов регулирования (процесс передачи команд к поверхности корней до конца не изучен, но предполагают электрические импульсы, аналогичные нервной системе животных) поверхность корня открывает необходимое количество "окон” для прохождения более крупных молекул и ионов. После попадания в корень, вода подается в стебли и листья растения, туда, где происходит процесс фотосинтеза. Подача обеспечивается благодаря гидрофильности внутренней поверхности целлюлозного волокна каркасной ткани растения. То есть, по внутренним каналам протяженных клеток древовидной массы растения. Наиболее типична данная ткань для центральной части стебля (для деревьев – ствола). Получается что-то вроде водопровода, в котором функцию трубы выполняет лигниновая оболочка клетки, армированная целлюлозным волокном и пропластифицированная низкомолекулярным лигнином. Функцию насоса играет гидрофильность и развитая поверхность внутренней части "труб”, а отводы потребителей на стыках двух соседних клеток. Аналогичный перенос воды, но более примитивный и совсем не регулируемый, произойдет, если Вы опустите конец хлопковой нити в емкость с водой. Пропитывая нить, вода будет подниматься по ней.

Как уже сказано ранние (см. раздел переработки древесины), высокомолекулярный лигнин растений способен к каталитическому (ферментативному) замещению боковых цепей, с целью изменения своей гигроскопичности и сродства к тем или иным веществам. При помощи такого замещения, растения регулируют подачу необходимых им минеральных веществ в нужном наборе и количестве, в каждый орган растения, вплоть до конкретной клетки. Как я уже обращал Ваше внимание, наименее исследован в данном вопросе, именно механизм быстрой передачи заказа: сколько, чего и куда подавать?

Кроме воды и минеральных солей, растению необходим углекислый газ, в качестве источника атомов углерода для строительства органических молекул. Диоксид углерода, являясь достаточно полярным газом, неплохо растворим в воде (откройте бутылка с газировкой и, наблюдая за постепенным выходом газа, убедитесь в этом), поэтому, попадая на поверхность листа, он растворяется в адсорбированной там воде, превращаясь в угольную кислоту. Судя по возможной концентрации этой кислоты, температуре и пористости листа, одной тепловой диффузией (в данном случае, перемешивание) через пористую перегородку дело не ограничивается. Здесь тоже должно участвовать электричество, ускоряющее прохождение карбонатных анионов через поры оболочки листа (излишняя кислотность сглаживается все тем же лигнином, за счет его свойств ионообменной смолы). Внутри листа, точнее в хлорофилле (очень интереснее вещество, о нем как-нибудь поговорим поподробнее), происходит сложная многостадийная реакция с участием комплексных соединений, на основе органических соединений магния, аминокислотных ферментов, аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), НАДФ.Н2 (никатинамиддифосфат со связанным водородом) и др. веществ.

В фотосинтезе выделяют две основные стадии: световую и темновую. В ходе световой стадии аккумулируется в АТФ энергия, принесенная фотонами света. Кроме того, происходит фотолиз воды, то есть ее разделение на молекулярные кислород и водород. Водород связывается в НАДФ.Н2, а кислород удаляется из листа как отход, столь необходимый нам для дыхания. В ходе темновой фаза фотосинтеза, за неимением освещения, растение переключается на расходование энергии накопленной за день и производит необходимые ему органические соединения. В случае недостатка энергии для процесса жизнедеятельности, растения способны дышать, то есть восполнять затраты энергии за счет окисления моносахаридов атмосферным кислородом. Но, количество потребляемого кислорода всегда в десятки раз меньше выделяемого.

В ходе темновой фазы фотосинтеза растение собирает из молекул диоксида углерода, водорода и минеральных веществ необходимые ему соединения. Это и  строительная целлюлоза, и многофункциональный лигнин, и бактерицидные вещества, и "станочная база” для дальнейшего производства (АТФ, НАДФ, ферменты, органические комплексы магния и много другое), и "мозговая электроника” (ДНК, РНК, ферменты гормонального ряда и пр. вещества, выполняющие функцию управления). Кроме того, еще много вспомогательных веществ, например, масла и воски для заклеивания ран (по аналогии с олифой) или в качестве реакционной среды и пластификатора.

Таким образом, зеленые растения представляют собой сложный, постоянно функционирующий производственный комплекс, производящий самую различную продукцию. Хотя они, как правило, не имеют подвижности, мобильности и гибкости функций, присущих высшим животным, они избрали свой путь выживания. Основанный на наращивании массы (огромные баобабы), механической прочности (оболочка кокосового ореха) и наличии развитого механизма обороны при помощи совершенного химического оружия (множество сильно ядовитых растений).

Категория: Почва и агрокультура | Просмотров: 1940 | Добавил: Chemadm | Теги: фотосинтез, флора, жизненные процессы растений | Рейтинг: 4.6/32
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]